Avant Hum Neurosci. 2015 juin 16; 9: 356. doi: 10.3389 / fnhum.2015.00356. eCollection 2015.
Lin F1, Zhou Y2, Du Y3, Zhao Z3, Qin L2, Xu J2, Lei H1.
Une structure et une fonction anormales dans le striatum et le cortex préfrontal (PFC) ont été mises en évidence dans le trouble de la dépendance à Internet (IAD). Cependant, on sait peu de choses sur les altérations des circuits fonctionnels corticostriataux dans l'IAD. Le but de cette étude était d'étudier l'intégrité des circuits fonctionnels corticostriataux et leurs relations avec les mesures neuropsychologiques dans l'IAD par la connectivité fonctionnelle à l'état de repos (FC). Quatorze adolescents IAD et des témoins sains 15 ont subi une IRMf à l'état de repos. À l'aide de six régions d'intérêt bilatérales striatales prédéfinies, des cartes de corrélation voxel ont été calculées et comparées entre les groupes. Les relations entre les altérations de la connectivité corticostriatale et les mesures cliniques ont été examinées dans le groupe IAD. Par rapport aux témoins, les sujets IAD présentaient une connectivité réduite entre le striatum ventral inférieur et la tête caudée bilatérale, le cortex sous-cual antérieur (CINGUL) antérieur et le cortex cingulaire postérieur et entre putamen / pallidum / insula / gyrus frontal inférieur (IFG), ainsi qu'entre les ACC dorsaux caudé et dorsal / rostral, le thalamus et l'IFG, et entre le putamen rostral ventral gauche et l'IFG droit. Les sujets de la DIA ont également montré une connectivité accrue entre le putamen caudal dorsal gauche et la région motrice cigulaire bilatérale caudale. De plus, les circuits fonctionnels cotricostriataux altérés étaient significativement corrélés aux mesures neuropsychologiques. Cette étude fournit directement des preuves que l'IAD est associée à des altérations des circuits fonctionnels corticostriataux impliqués dans le traitement de l'affection et de la motivation, ainsi que du contrôle cognitif. Ces résultats soulignent que les connexions fonctionnelles dans les circuits corticostriataux sont modulées par les états affectif / motivationnel / cognitif et suggèrent en outre que l'IAD pourrait avoir des anomalies d'une telle modulation dans ce réseau.
Introduction
Le trouble de la dépendance à Internet (IAD), un problème de santé mentale répandu dans le monde entier, a suscité une attention considérable de la part du public et de la communauté scientifique (Spada, 2014). Dans l’annexe de la cinquième édition (DSM-5), édition récente du Manuel diagnostique et statistique des troubles mentaux, le trouble du jeu sur Internet, un sous-type majeur de la IAD, est répertorié comme un trouble nécessitant des études approfondies (Petry et al., 2014). La SAI a des conséquences négatives sur la vie quotidienne Cependant, on en sait peu sur les biomarqueurs, la prévalence, l'évolution et les résultats du traitement associés à la SAI.
Pour comprendre les mécanismes neurobiologiques sous-jacents à la DIA, des études d'imagerie ont été menées dans le but d'étudier les anomalies structurelles et fonctionnelles associées à la DIA. Les modifications structurelles et fonctionnelles du cerveau associées à la DIA ont été examinées dans des études antérieures menées ailleurs (Kuss et Griffiths, 2012; Ko et al., 2015; Lin et Lei, 2015). En résumé, il est systématiquement démontré que le cortex préfrontal (PFC) et le striatum sont impliqués dans la DIA. Les sujets atteints de DIA ont des densités / volumes de matière grise réduits (Yuan et al., 2011; Zhou et al., 2011; Weng et al., 2013), épaisseur corticale (Hong et al., 2013a; Yuan et al., 2013), métabolisme du glucose (Tian et al., 2014) et une activation cérébrale altérée (Dong et al., 2013a; Ko et al., 2014) dans le PFC, y compris le PFC dorsolatéral, le cortex orbitofrontal (OFC) et le cortex cinguate antérieur (ACC). On a également constaté que les toxicomanes de la DIA avaient un niveau plus bas de récepteurs D2 de la dopamine (Kim et al., 2011; Hou et al., 2012), altération du métabolisme du glucose (Park et al., 2010a) et l'activation du cerveau (Ko et al., 2014; Li et al., 2014) dans le striatum. Ces résultats sont conformes au modèle physiopathologique actuel, qui souligne le rôle prépondérant du striatum et du PFC dans les troubles de la toxicomanie (Goldstein et Volkow, 2011; Limbrick-Oldfield et al., 2013).
La connectivité fonctionnelle à l'état de repos (FC), qui mesure les corrélations interrégionales de l'activité cérébrale spontanée à partir de signaux d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle dépendante du taux d'oxygène dans le sang (BOLD), a été largement utilisée pour étudier l'organisation / la connectivité fonctionnelle du cerveau. Avec cette technique, les preuves suggèrent que les circuits fonctionnels corticostriataux sont essentiels à l’émergence de comportements répétitifs et compulsifs, de comportements habituels, de comportements de recherche de récompense et de recherche de nouveauté, et de comportement addictif (Feil et al., 2010; Berger, 2013). De plus, des circuits fonctionnels corticostriataux altérés ont été trouvés dans l’autisme (Di Martino et al., 2011), trouble obsessionnel compulsif (Harrison et al., 2009; Posner et al., 2014; Burguière et al., 2015) et un trouble dépressif majeur (Furman et al., 2011). Un réseau corticostriatal perturbé a également été signalé chez des utilisateurs fréquents de pornographie impliqués dans des comportements liés à la récompense et à la dépendance (Kühn et Gallinat, 2014). Des études d'imagerie ont également démontré des liens étroits entre les troubles liés à l'utilisation de substances et le dysfonctionnement au sein des circuits fonctionnels corticostriataux (Feil et al., 2010; Volkow et al., 2013).
Sur le plan anatomique, le striatum est une structure hétérogène qui peut être divisée en sous-régions, impliquée dans des circuits corticostriataux fonctionnellement séparés sous-tendant différentes fonctions cognitives (Alexander et al., 1986; Choi et al., 2012; Gordon et al., 2015; Manza et al., 2015). Par exemple, en séparant caudé et putamen en trois régions, respectivement, Di Martino et al. (2008) a délimité les schémas détaillés des circuits fonctionnels corticostriataux impliqués dans les processus affectifs, motivationnels, cognitifs et moteurs (Di Martino et al., 2008). Des études antérieures ont montré que la connectivité fonction / efficacité entre le striatum et le cortex est réduite chez les sujets IAD (Hong et al., 2013b, 2015; Li et al., 2014; Wee et al., 2014). Cependant, la plupart de ces études n’ont pas étudié la manière dont les circuits corticostriataux fonctionnellement séparés spécifiques aux sous-régions du striatum sont affectés.
Par conséquent, dans la présente étude, nous avons utilisé un ensemble validé de six graines striatales bilatérales (trois graines dans le caudé et trois graines dans le putamen) pour explorer les alternances de circuits fonctionnels corticostriataux spécifiques chez les adolescents atteints de DIA. Les objectifs sont les suivants: (1) étudier les différences dans la distribution topographique des circuits fonctionnels corticostriataux entre des adolescents atteints de IAD et des témoins en bonne santé sans IAD; et (2) pour éclairer les relations entre les circuits fonctionnels corticostriataux et les mesures neuropsychologiques chez les sujets IAD.
Matériels et méthodes
Sujets
L'étude a été approuvée par le comité d'éthique de l'école de médecine de l'Université Jiao Tong de l'hôpital RenJi de Shanghai. Les participants et leurs parents ont fourni un consentement éclairé écrit avant les examens IRM.
Dix-huit adolescents droitiers avec des témoins de contrôle de la santé correspondant à leur droit, leur âge, leur sexe et leur éducation, IAD et 18, ont participé à cette étude. La norme de diagnostic pour la DIA a été établie par le questionnaire de diagnostic de Young modifié pour les critères de dépendance à Internet de Beard et Wolf (Barbe et loup, 2001). Tous les sujets ont été dépistés pour des troubles psychiatriques avec la Mini-interview neuropsychiatrique internationale pour enfants et adolescents (MINI-KID; Sheehan et al., 2010). Les critères d'exclusion comprenaient des antécédents de toxicomanie ou de dépendance à une substance; une histoire de désordres psychiatriques majeurs, tels que la schizophrénie, la dépression, le désordre d'inquiétude, les épisodes psychotiques, ou l'hospitalisation pour les désordres psychiatriques. Les sujets de la DIA n’ont reçu aucun traitement médicamenteux, tandis qu’un petit nombre d’individus ont bénéficié d’une psychothérapie. Les données d’IRM structurelles et de diffusion de ces sujets avaient été utilisées dans nos études précédentes (Zhou et al., 2011; Lin et al., 2012). Pour cette étude, les données rs-IRMf de trois témoins et de quatre sujets IAD ont été ignorées en raison du mouvement important de la tête (voir la section Pré-traitement). En conséquence, un total de quinze témoins et de quatorze sujets IAD ont été utilisés dans l’étude. Les informations démographiques détaillées pour tous les sujets sont répertoriées dans le tableau. 1.
Tableau 1. Caractéristiques démographiques et comportementales des sujets utilisés dans cette étude.
Évaluations neuropsychologiques
Six questionnaires, y compris l’échelle de dépendance de l’Internet de Young (YIAS; Jeune, 1996), Questionnaire sur les forces et les difficultés (SDQ; Goodman, 1997), Échelle d’élimination de la gestion du temps (TMDS; Huang et Zhang, 2001), Échelle d’impulsivité Barratt-11 (BIS; Patton et al., 1995), le dépistage des troubles émotionnels liés à l’anxiété chez l’enfant (SCARED; Birmaher et al., 1997) et dispositif d’évaluation de la famille (DCP; Epstein et al., 1983) ont été utilisés pour évaluer les caractéristiques neuropsychologiques des participants.
Acquisition de l'image
Les scanners IRMf à l'état de repos ont été réalisés par imagerie écho-planaire sur un scanner 3.0 Tesla Phillips Achieva avec les paramètres suivants: temps de répétition = 2000 ms; temps d'écho = 30 ms; angle de retournement = 90 °; matrice d'acquisition = 64 × 64; champ de vision = 230 × 230 mm2; épaisseur de coupe = 4 mm sans espace. Chaque volume cérébral composé de tranches axiales 34 et chaque série contenait des volumes 220. Au cours de l’acquisition des données, il a été demandé à tous les sujets de se reposer, de garder les yeux fermés et de ne penser à rien en particulier.
Pré-traitement des données
Le prétraitement des données a été effectué à l'aide de SPM8.1 Les premiers volumes 10 de chaque sujet ont été supprimés pour éviter les effets de l’instabilité du système. Les volumes 210 restants ont été corrigés pour le délai d’acquisition et réalignés sur le premier volume. Les sujets présentant un déplacement maximal dans une direction supérieure à 2.0 mm ou une rotation de la tête supérieure à 2.0 ° ont été exclus de cette étude. En conséquence, les données de quatre sujets IAD et de trois témoins ont été exclues. Les résultats ont montré qu'il n'y avait pas de différence de mouvement de la tête entre deux groupes (p = 0.55 pour le mouvement de translation et p = 0.43 pour le mouvement de rotation). Les images réalignées ont ensuite été normalisées spatialement dans l'espace de l'Institut neurologique de Montréal et ré-échantillonnées pour former un voxel isotrope 3 mm. Les images normalisées ont été lissées avec un noyau gaussien isotrope de largeur maximale 6-mm sur toute la largeur et plusieurs sources de variances parasites, notamment les paramètres de mouvement de la tête, la dérive linéaire, les signaux BOLD globaux et les signaux BOLD dans la substance blanche et le liquide céphalorachidien. éliminé par régression linéaire. Enfin, le filtrage passe-bande temporel (0.01 – 0.08 Hz) a été effectué sur la série temporelle de chaque voxel à l'aide d'une fenêtre rectangle idéale.
Analyse de connectivité fonctionnelle
Nous avons utilisé six régions d’intérêt striatales bilatérales précédemment validées («semences»; Di Martino et al., 2008). Les graines caudées comprenaient le striatum ventral inférieur (VSi, correspondant au noyau accumbens; ± 9, 9, −8), au striatum ventral supérieur (VS; ± 10, 15) et au caudat dorsal (DC; 0, 13). ). Les graines de putamen comprenaient le putamen rostral ventral (VRP; ± 15, 9, −20), le putamen dorsal rostral (DRP; ± 12, 3, 25) et le putamen caudal dorsal (DCP; ± 8, 6, 28). Le rayon de chaque graine est 1 mm. Les coordonnées des semences de l'hémisphère droit et gauche ont été définies dans l'espace MNI. Ces semences ont été validées sur la base de subdivisions anatomiques et fonctionnelles du striatum, et leurs schémas de connectivité ont été répliqués de manière indépendante (Di Martino et al., 2008, 2011; Harrison et al., 2009; Kelly et al., 2009; Choi et al., 2012; Gabbay et al., 2013; Gordon et al., 2015; Manza et al., 2015).
Pour chaque sujet, une carte de coefficients de corrélation croisée pour chaque graine a d'abord été obtenue en calculant le coefficient de corrélation croisée entre l'évolution moyenne dans le temps de la sous-région de semences et celle de chaque voxel de tout le cerveau, en régressant les effets du mouvement de la tête, linéaire. la dérive et l'activité cérébrale du liquide céphalo-rachidien et de la substance blanche. Et puis la carte de coefficient de corrélation croisée a été convertie en zcartes de valeur par transformation de Fisher de r à z pour se rapprocher d'une distribution normale. le zcartes de valeurs ont été entrées dans un seul échantillon voxel-sage t test pour déterminer les cartes de groupe FC en hauteur (p <0.001) et l'étendue (p <0.001) seuils corrigés au niveau du cerveau entier (Greicius et al., 2007). Les cartes de groupe FC des sujets de l'IAD et des contrôles sains ont été combinées en utilisant une opération «OU» pour générer un masque combiné, qui a été utilisé pour contraindre les analyses de groupe-entre suivantes. Puis le zcartes de valeur à l'intérieur de ce masque ont été entrées dans un voxel de deux échantillons t testez avec l’âge et le sexe comme covariables pour évaluer les différences de FC entre groupes. Le seuil combiné de p <0.005 pour chaque voxel et taille de cluster de 351 à 405 mm3 (gauche (l) VSi: 351 mm3; right (r) VSi: 378 mm3; LVS: 405 mm3; RVS: 378 mm3; lDC: 405 mm3; rDC: 405 mm3; lDRP: 378 mm3; rDRP: 405 mm3; lDCP: 405 mm3; rDCP: 432 mm3; lVRP: 405 mm3; rVRP: 405 mm3), correspondant à un corrigé p <0.05 a été utilisé pour obtenir les cartes de différence de FC entre les groupes significatifs. Cette correction a été confinée dans le masque combiné et a été déterminée par 5000 simulations Monte Carlo à l'aide du programme AFNI AlphaSim.2
Associations de comportement du cerveau
Des analyses de régression multiple pas à pas avec une force de FC moyenne dans les régions montrant les différences entre les FC comme variable dépendante et l'âge, le sexe, le niveau de scolarité, YIAS, SDQ, SCARED, FAD, TMDS et BIS en tant que variables indépendantes ont été réalisées les circuits fonctionnels modifiés sont corrélés aux scores comportementaux.
Résultats
Mesures démographiques et comportementales
Les participants du groupe IAD et du groupe témoin normal ont été appariés en fonction de l'âge, du sexe et des années d'études. Il n’existait pas de différence significative entre le TMDS et le BIS entre les deux groupes alors que les sujets de la DIA présentaient un YIAS plus élevé (p <0.0001), SDQ (p <0.0001), PEUR (p <0.001) et FAD (p = 0.017) que les contrôles. Les caractéristiques démographiques et les mesures comportementales relatives à la DIA et aux sujets témoins ont été répertoriées dans le tableau 1.
Circuits fonctionnels corticostriataux
Conformément aux travaux antérieurs, les analyses FC basées sur les graines ont fourni des cartes détaillées de circuits fonctionnels distincts pour chacune des six graines du striatum par hémisphère. Le schéma FC des graines caudées et putamen a été montré dans les figures 1, 2, respectivement. Nos conclusions ont récapitulé des études antérieures (Di Martino et al., 2008, 2011; Harrison et al., 2009; Kelly et al., 2009; Choi et al., 2012; Gabbay et al., 2013; Gordon et al., 2015; Manza et al., 2015) et concordaient avec une connectivité anatomique connue (Haber, 2003) et une activation fonctionnelle adaptée d’une méta-analyse de la littérature demandée (Postuma et Dagher, 2006). Bien que les modèles de FC striatale chez les sujets de la DIA et les témoins normaux soient similaires pour chacune des six graines de striatal, les étendues du groupe de la DIA ont été réduites par rapport à celles du groupe de contrôle. Des résultats spécifiques sont présentés à la figure 3; Table 2 et sont décrits ci-dessous.
Figure 1. Cartes de connectivité fonctionnelle (FC) des graines caudées pour chaque groupe. Les cartes FC pour les adolescents ayant un trouble de dépendance à Internet (IAD) (rouge) et les contrôles normaux (HC; jaune) ont été générées séparément puis superposées ensemble aux fins d'affichage; La couleur violet clair indique les zones qui se chevauchent pour les deux groupes. La colonne de gauche (droite) indique les cartes FC générées par les graines caudées de gauche (droite). La colonne du milieu indique les graines caudées. Le côté gauche de l'image correspond à l'hémisphère gauche du cerveau. VSi, striatum ventral inférieur; VS, striatum ventral supérieur; DC, caudé dorsal.
Figure 2. Cartes de connectivité fonctionnelle (FC) des graines de putamen pour chaque groupe. Les cartes FC pour les adolescents IAD (rouge) et les contrôles normaux (HC; jaune) ont été générées séparément puis superposées ensemble aux fins d'affichage. La couleur violet clair indique les zones qui se chevauchent pour les deux groupes. La colonne de gauche (droite) indique les cartes FC générées par les graines de putamen gauche (droite). La colonne du milieu indique les graines de putamen. Le côté gauche de l'image correspond à l'hémisphère gauche du cerveau. PRV, putamen rostral ventral; DRP, putamen rostral dorsal; DCP, putamen caudal dorsal.
Figure 3. Des zones cérébrales ont montré des différences significatives de FC entre les adolescents avec l'IAD et les témoins normaux correspondants (p <0.05, AlphaSim corrigé), lorsque les régions d'amorçage se trouvaient dans (A) lVSi, (B) rVSi, (C) lVSs, (D) rVSs, (E) lDC, (F) rDC, (G) lVRP, et (H) lDCP. Pour plus de détails, voir le tableau 2. Les couleurs chaudes et froides indiquent une augmentation et une diminution de la FC dans l'IAD par rapport aux témoins.
Tableau 2. Régions présentant des différences significatives de connectivité fonctionnelle entre les adolescents atteints du trouble de dépendance à Internet (IAD) et les sujets de contrôle appariés (p <0.05, AlphaSim corrigé).
Striatum ventral inférieur et supérieur
Les deux groupes présentaient un gradient de FC allant des divisions ventromédiale à dorsolatérale du préfrontal et des CAC allant de VSi aux VS. En outre, le VSi a montré une corrélation positive significative avec le cortex postérieur cingulé (PCC). Lorsque les cartes FC ont été comparées entre les groupes, des différences significatives ont été observées pour les VSi et VS. En ce qui concerne le VSi, les adolescents de l'IAD ont démontré une réduction significative de la FC avec la tête caudée et un ACC sous-calleux bilatéralement. Une diminution du FC a également été trouvée entre le VSi de gauche et le PCC bilatéralement. Pour la région de la graine de VS, les sujets de la DIA présentaient une FC inférieure avec un CAC dorsal / rostral et un thalamus antérieur antérieur ventral bilatéralement, ainsi que les régions sous-corticales gauches comprenant le putamen, le pallidum, l'insula et le gyrus frontal inférieur (IFG).
Caudé dorsal
Tant chez les sujets IAD que chez les contrôles sains, le CD a montré des relations positives avec les régions du cerveau impliquées dans le contrôle cognitif. Les comparaisons directes entre groupes ont révélé que la DIA présentait une diminution de la FC entre le CD et le CAC dorsal / rostral bilatéralement. Le CD gauche a également montré une FC réduite avec le thalamus latéral gauche ventral, de même que le CD droit a présenté des relations positives plus faibles avec le GIF gauche dans l'IAD.
Putamen dorsal caudal et dorsal rostral
En accord avec leur rôle dans le contrôle moteur, les graines de putamen dorsales ont montré des relations positives significatives avec les zones sensorimotrices primaires et secondaires, à la fois pour le sujet IAD et les sujets en bonne santé. Cependant, par rapport aux témoins en bonne santé, la DIA a montré une augmentation de la FC entre le DCP gauche et la région motrice cingale caudale bilatéralement.
Putamen rostral ventral
La graine de PRV était positivement corrélée à l'ACC rostral et au PFC latéral dorsal généralement associés à la surveillance des conflits et aux processus liés aux erreurs. Bien que l'IAD ait montré moins de FC d'extension avec d'autres régions du cerveau, seule la FC située entre le VRP gauche et l'IFG droit a montré des différences significatives entre les groupes.
Associations de comportement du cerveau chez IAD
Chez les sujets IAD, les scores les plus élevés sur le système YIAS prédisaient une force FC inférieure entre les SV droit et le dorsal caudé bilatéral (r = -0.560; p = 0.038; Figure 4A). De plus, des scores plus élevés pour SCARED prédisaient une force FC inférieure entre les SV correctes et l’ACC bilatéral rostral (r = -0.540; p = 0.046; Figure 4B), entre la CD gauche et le CAC bilatéral dorsal / rostral (r = -0.566; p = 0.035; Figure 4C) et entre le VRP de gauche et l’IFG de droite (r = -0.609; p = 0.021; Figure 4D). Nous avons également utilisé la corrélation de Spearman pour détecter les associations entre le FC modifié et les mesures de comportement. Les résultats de la régression de Spearman étaient similaires à ceux de la régression linéaire. YIAS était corrélée à la force de FC entre les SV droit et le caudé dorsal bilatéral (r = -0.594; p = 0.025). Les scores SCARED étaient associés à la force de FC entre les SV correctes et l’ACC bilatéral rostral (r = -0.548; p = 0.042), et entre le VRP gauche et l’IFG droit (r = -0.666; p = 0.009). Les scores SCARED présentaient une corrélation de tendance avec la force de FC entre le CD gauche et le CAC bilatéral dorsal / rostral (r = -0.464; p = 0.095).
Figure 4. Analyse de corrélation entre la force FC et les mesures comportementales au sein du groupe IAD. (UNE) Corrélations entre la force FC (indiquée par la moyenne z valeur) du striatum ventral supérieur droit (rVS) au caudé dorsal et à l’échelle de dépendance à Internet de Young (YIAS; r = −0.560, p = 0.038). (B) Corrélations entre la force FC (indiquée par la moyenne z valeur) des RVS dans le cortex antérieur cœtral rostral (ACC) et le dépistage des troubles émotionnels liés à l’anxiété chez l’enfant (SCARED; r = −0.540, p = 0.046). (C) Corrélations entre la force FC (indiquée par la moyenne z valeur) du caudé dorsal gauche (lDC) au CAC rostral / dorsal et au CRIÉ; (r = −0.566, p = 0.035). (D) Corrélations entre la force FC (indiquée par la moyenne z putamen rostral ventral gauche (PRVI) au gyrus frontal inférieur droit (IFG) et au type SCARED (r = −0.609, p = 0.021).
a lieu
À notre connaissance, il s'agit de la première étude à examiner l'intégrité des réseaux fonctionnels corticostriataux et les relations entre les anomalies au niveau du circuit et les mesures cliniques de la DIA. Pour les sujets et les témoins de la DIA, nous avons reproduit les résultats de Di Martino et al. (2008), observant des schémas de connectivité compatibles avec des hypothèses supposées affectives et motivantes (striatum ventral inférieur), cognitives (putamen ventral, caudé dorsal, striatum ventral supérieur) et motrices (putamen dorsal) du striatum. Par rapport aux contrôles, l'IAD présente des schémas de connectivité similaires, mais des forces de connectivité modifiées pour chaque sous-région du striatum, à l'exception du DRP. De plus, nous avons trouvé que les scores YIAS étaient négativement liés à la force de connectivité entre les SV droit et le dorsal caudé bilatéralement, et que les scores SCARED étaient inversement associés aux forces de connectivité entre les VS droite et le CAC rostral bilatéral, entre le DC gauche et le dorsal bilatéral gauche. rostral ainsi qu’entre le VRP gauche et l’IFG droit. Ces relations indiquent que plus la dépendance à Internet est grave, plus les forces de connectivité entre ces régions sont faibles. Nos résultats suggèrent que les circuits fonctionnels corticostriataux pourraient être utilisés en tant que biomarqueurs qualifiés pour comprendre les mécanismes neuronaux sous-jacents de la lésion ou pour évaluer l'efficacité d'interventions précoces spécifiques dans le cadre de la DIA.
Circuits fonctionnels corticostriataux perturbés dans la SAI
Dans la présente étude, la graine de VSi a montré une diminution de la connectivité avec la tête caudée, les ACC et les PCC sous-génitaux du groupe IAD, une connexion connue pour être importante pour le traitement affectif et motivationnel (Johansen-Berg et al., 2008; Beckmann et al., 2009). La découverte d'une connectivité réduite entre le noyau accumbens / VSi et la tête caudée implique les nouvelles fonctions liées à la récompense dans la DIA, ce qui indique que les dépendants d'Internet peuvent préférer choisir des récompenses immédiates plus petites (effets euphoriques immédiats) plutôt que des récompenses plus importantes à l'avenir comme une bonne santé, de bonnes relations de travail ou une réussite professionnelle (Irvine et al., 2013). Comme indiqué, une diminution de l’activation chez le caudé après des gains continus a été observée dans l’IAD (Dong et al., 2013b). L’ACC subguel, une probabilité élevée de connectivité avec le noyau accumbens / VSi, est un hub critique au sein de réseaux distribués en charge de la stimulation ou de la régulation des émotions négatives (Johansen-Berg et al., 2008; Rudebeck et al., 2014). Des études antérieures d’imagerie cérébrale ont montré que l’ACC sous-sexuel est impliqué dans l’expérience des états d’humeur négatifs (Mayberg et al., 1999) et l’ACC subgenuel est une cible avec stimulation cérébrale profonde pour le traitement de la dépression (Liston et al., 2014). Des études neuropsychologiques ont révélé que des taux élevés d'anxiété et de troubles de l'humeur étaient observés chez des sujets atteints de IAD (Bozkurt et al., 2013; Zhang et al., 2013). Le PCC, une région centrale du cerveau du réseau en mode par défaut, est impliqué dans des fonctions auto-référentielles (Vogt et al., 2006). Densité de matière grise anormale (Zhou et al., 2011) et la microstructure de la substance blanche (Dong et al., 2012a) dans le PCC ont été rapportés chez des individus IAD. Les études psychologiques cliniques ont également révélé que les étudiants universitaires en toxicomanie sur Internet présentaient des scores moins élevés d'autonomie et de coopération (Dalbudak et al., 2013a), suggérant que les sujets de la DIA ont un degré plus faible pour les fonctions autoréférentielles. Pris ensemble, les résultats de réduction des connectivités entre le VSi et la tête caudée, le CAC et le CCP subgénuels indiquent que les adolescents de la DIA présentent un traitement affectif et motivationnel anormal.
Notre découverte d'une diminution de la connectivité entre le Caudé (VS et CD) et le CAC bilatéral dorsal / rostral implique un dysfonctionnement du circuit croticostriatal-limbique impliqué dans le contrôle cognitif et émotionnel (Botvinick et al., 2004; Li et Sinha, 2008) en IAD. L'ACC dorsal a été associé à la maintenance de la mémoire de travail, à la surveillance des conflits et au traitement des erreurs, ainsi que l'ACC rostral est impliqué dans le traitement affectif et la régulation des émotions (Bush et al., 2000). Comme nous l’avons noté, une densité de matière grise inférieure dans l’ACC secondaire dorsal gauche a été constatée dans la cohorte de données d’IRM structurelle de nos études précédentes (Zhou et al., 2011). Une autre étude a montré que le volume de matière grise dans l’ACC rostral de la IAD était réduit (Yuan et al., 2011). Une plus grande activité du CAC a également été mise en évidence pour la condition d’interférence du paradigme des stroop (Dong et al., 2012b) et une méta-analyse ont montré que l’IAD avait une hyperactivation significative du frontal médial / ACC (Meng et al., 2014). Les sujets atteints de DIA ont également démontré une capacité de surveillance d'erreur altérée par rapport aux contrôles, ce qui était lié à l'activité plus forte de l'ACC dorsal dans les réponses d'erreur (Dong et al., 2013a). Des études comportementales ont montré que les sujets IAD étaient associés à un temps de réaction plus long et à plus d'erreurs de réponse dans des conditions incongrues que les témoins sans IAD (Dong et al., 2011). Une connectivité réduite entre les SV et l'insula a également été rapportée dans l'IAD. Il a déjà été démontré que l’insula est toujours activée lors de la surveillance des performances et modulée en fonction de la détection des erreurs (Menon et Uddin, 2010). Une méta-analyse de l’imagerie cérébrale a montré que l’insula est consciente des erreurs (Klein et al., 2007). Ainsi, l'insula joue un rôle important dans le traitement des erreurs en termes d'ajustement du comportement humain. Comme indiqué précédemment, les sujets de la DIA présentaient une densité de matière grise inférieure (Zhou et al., 2011) et diminution de l'épaisseur corticale (Yuan et al., 2013) dans l'insula. De plus, une diminution de l’activation insulaire au cours du traitement des erreurs a déjà été constatée chez des sujets atteints de DIA (Ko et al., 2014). Par conséquent, à l'instar de la toxicomanie, le contrôle cognitif perturbé et le traitement du stress émotionnel, associés à l'utilisation compulsive d'Internet, constituent le cœur des déficits fonctionnels croticostriatals et limbiques chez les toxicomanes atteints de la DIA.
La DIA a également démontré une diminution de la connectivité entre le striatum (VS, DC et VRP) et l’IFG, une connexion connue pour être impliquée dans le contrôle inhibiteur (Chambers et al., 2009; Swick et al., 2011). Les déficits en contrôle inhibiteur peuvent contribuer à une perte de contrôle de leur utilisation d'Internet et à une persistance dans l'utilisation de jeux en ligne malgré la détresse personnelle, les symptômes de dépendance psychologique et diverses conséquences négatives. Des études épidémiologiques ont montré que les adolescents atteints de IAD présentaient plus d’impulsivité (c’est-à-dire un déficit en inhibition de la réponse) que les témoins sans IAD (Cao et al., 2007; Dalbudak et al., 2013b). Une étude neuropsychologique a montré une inhibition de la réponse altérée chez des sujets atteints deZhou et al., 2012). L’étude sur les tâches cérébrales Go / No-Go a montré que les élèves de l’IAD avaient moins d’efficacité dans le traitement de l’information et contrôlaient moins les impulsions que leurs pairs normaux (Dong et al., 2010). En outre, les sujets présentant un trouble du jeu sur Internet ont présenté une activation cérébrale plus élevée lors du traitement de l'inhibition de la réponse sur le lobe frontal gauche que les témoins (Ko et al., 2014). Des connectivités réduites entre le striatum (VS et DC) et le pallidum et le thalamus ont également été observées dans le groupe IAD. Dans les circuits corticostriataux, le pallidum est la sortie du striatum et le pallidum se connecte au thalamus qui fait saillie vers le cortex (Alexander et al., 1986). Ces circuits sont jugés importants pour focaliser et maintenir les comportements souhaités tout en supprimant les comportements indésirables (Haber et McFarland, 2001). On sait que les individus de la DIA ont des difficultés d’inhibition de la réponse, ce qui contribue probablement à leur propension à rechuter en présence de signaux liés à Internet. Par conséquent, les résultats impliquent que le contrôle inhibiteur médiocre, une capacité réduite à supprimer les comportements automatiques et habituels, est prévalent chez les sujets atteints de IAD.
Il est intéressant de noter que la DIA a montré une connectivité accrue entre le DCP gauche et les zones motrices bilatérales de cigulation caudale qui sont souvent activées lors de simples mouvements de bras (Shima et Tanji, 1998). Les adeptes d'Internet passent énormément de temps en ligne et deviennent incroyablement habiles et précis dans les clics de souris et la frappe au clavier (Kuss et Griffiths, 2012), il est possible que de tels processus d’entraînement induisent des modifications neuroplastiques dans les régions liées à la motricité cigulaire.
Relations Entre Les Circuits Fonctionnels Corticostriataux Et Le Comportement En L'IAD
Dans cette étude, nous avons étudié les corrélats comportementaux des altérations des circuits fonctionnels corticostriataux chez les adolescents IAD. La réduction de la force FC entre les SVs droites et le caudé dorsal bilatéral des sujets IAD était en corrélation significative avec l'augmentation du score YIAS; tandis que le score SCARED plus élevé semblait être lié à des forces FC plus faibles entre les SV droit et l'ACC rostral bilatéral, entre le CD gauche et l'ACC bilatéral dorsal / rostral et entre le PRV gauche et l'IFG droit. YIAS est un questionnaire largement utilisé pour évaluer la dépendance d'Internet. Des études psychométriques antérieures ont montré que les sujets IAD avaient des scores YIAS plus élevés que ceux sans IAD (Cao et Su, 2007). Étant donné que la connectivité réduite semble indiquer plus de difficulté à engager un circuit en cas de besoin, cette observation de la corrélation négative entre les scores YIAS et la force de connectivité entre les VS correctes et le caudé dorsal bilatéral impliquait que les sujets de la DIA ayant des scores YIAS plus élevés semblaient chercher la stimulation supraphysiologique d’Internet par rapport aux récompenses naturelles. SCARED est un questionnaire d’auto-évaluation fiable et valide mesurant les symptômes de troubles anxieux chez l’enfant (Birmaher et al., 1997). Des études neuropsychologiques ont révélé que les adolescents IAD avaient un score SCARED significativement plus élevé que ceux sans IAD (Xiuqin et al., 2010). L'association négative entre les scores SCARED et les forces de connectivité provient d'un dysfonctionnement des circuits corticostriataux impliqués dans la régulation de l'affection. De plus, les résultats d'associations significatives entre la force de connectivité au sein des circuits corticostriataux et les caractéristiques comportementales indiquent que les réseaux corticostriataux pourraient servir de prédicteurs de l'abstinence ou de nouveaux objectifs thérapeutiques potentiels pour la DIA.
Comparaisons Avec Les Circuits Fonctionnels Corticostriataux Anomalies De La Toxicomanie
Des études de FC au repos ont également démontré de fortes associations entre la toxicomanie et les anomalies des circuits fonctionnels corticostriataux. Par exemple, une augmentation du FC a été observée entre le striatum ventral gauche et l'OFC droit, s'étendant jusqu'à l'ACC rostroventral en cas de dépendance à la cocaïne (Wilcox et al., 2011). La force de FC dans le PFC striatal-dorsolatéral était positivement corrélée à la quantité de cocaïne consommée par les consommateurs de cocaïne, et l'équilibre entre l'ACC striatal-dorsal et les circuits du cortex striatino-antérieur antérieur / orbitofrontal était significativement associé à une perte de contrôle de l'usage de cocaïne (Hu et al., 2015). L'abus chronique d'alcool a également un effet néfaste sur la fonction des circuits corticostriataux. Par exemple, le striatum dorsal-mOFC FC était altéré (Lee et al., 2013) et la connectivité frontostriatale altérée ont induit une prise de décision anormale et une inhibition de la récompense et de la réponse à la dépendance à l'alcool (Park et al., 2010b; Courtney et al., 2013; Forbes et al., 2014). En ce qui concerne la dépendance à la nicotine, la diminution de la FC entre le striatum ventral et le cortex antérieur cingulé dorsal était en corrélation négative avec la sévérité de la dépendance à la nicotine (Hong et al., 2009). De plus, une augmentation de la FC entre le noyau accumbens et les CAC ventraux / rostraux et l'OFC, entre le gyrus frontal moyen caudé et bilatéral et le gyrus frontal supérieur droit a été observée chez des consommateurs d'héroïne chroniques (Ma et al., 2010; Wang et al., 2013). Il semble donc que la DIA et la toxicomanie soient associées, dans une certaine mesure, à des anomalies similaires des circuits fonctionnels corticostriataux dans le cerveau, qui pourraient constituer une signature neurale pour ces formes de dépendance.
Limites
Plusieurs limitations doivent être mentionnées dans cette étude. Premièrement, le diagnostic de la DIA était principalement basé sur les résultats de questionnaires autodéclarés, qui pourraient éventuellement conduire à une classification des erreurs dans certains cas. Par conséquent, le diagnostic de l'IAD doit être affiné avec des outils de diagnostic standardisés pour améliorer la fiabilité et la validité. Deuxièmement, la taille de l'échantillon dans l'étude était relativement petite et la généralisation des résultats devrait également être prudente. En raison de cette limitation, les résultats doivent être considérés comme préliminaires et doivent être répliqués dans des études futures avec un échantillon plus important. Troisièmement, nous excluons les cas qui étaient comorbides avec une substance et d’autres troubles psychiatriques majeurs, et les résultats devraient être généralisés avec prudence à ces groupes de toxicomanie et d’autres maladies psychiatriques. Quatrièmement, les détails de la durée de la maladie n'ont pas été enregistrés dans cette étude. Par conséquent, aucune association entre les déficits des circuits fonctionnels corticostriataux et la durée de la DIA n'a pu être confirmée dans cette étude. Cinquièmement, en raison de la résolution limitée des données IRMf à l'état de repos, nous examinons la FC sur la base d'un petit nombre de sous-régions du striatum, ce qui peut conduire à une description incomplète des circuits fonctionnels corticostriataux. Par conséquent, les données IRMf à l'état de repos haute résolution devaient être utilisées pour résoudre ce problème dans les études futures. Enfin, sans recherches prospectives, il n'a pas été possible de répondre aux relations de causalité entre les dysfonctionnements des circuits fonctionnels corticostriataux et la DIA dans cette étude. Les futures études devraient tenter d'identifier les relations de cause à effet entre la DIA et les voies fonctionnelles corticostriatales modifiées.
Conclusion
En résumé, nous avons utilisé l'analyse de FC au repos pour étudier l'architecture fonctionnelle corticostriatale chez les adolescents IAD. Les résultats démontrent que la DIA est caractérisée par une altération des circuits fonctionnels corticostriataux impliquant un traitement affectif et émotionnel et un contrôle cognitif. Les résultats suggèrent que la DIA pourrait partager des mécanismes psychologiques et neuronaux avec d'autres types de troubles du contrôle de l'impulsion et de toxicomanie. En outre, les associations entre la force de connectivité des circuits corticostriataux et les mesures comportementales indiquent que les circuits corticostriataux pourraient constituer une nouvelle cible potentielle du traitement de la DIA et que la FC corticostriatale pourrait être utile pour fournir des informations sur le pronostic de la DIA. Nos résultats indiquent que la FC corticostriale à l’état de repos anormal pourrait servir de in vivo biomarqueur pour tester de nouvelles thérapies potentiellement plus efficaces contre la dépendance à Internet.
Contributions d'auteur
FL, YZ, YD, JX et HL étaient responsables du concept et de la conception de l’étude. YZ, LQ et ZZ ont contribué à l'acquisition de données. FL a aidé à l'analyse des données et à l'interprétation des résultats. FL a rédigé le manuscrit. FL et HL ont fourni une révision critique du manuscrit pour un contenu intellectuel important. Tous les auteurs ont passé en revue le contenu et approuvé la version finale pour publication.
Financement
Ces travaux ont été partiellement financés par le programme national de recherche fondamentale de Chine (programme 973), subvention n ° 2011CB707802, et la Fondation des sciences naturelles de Chine (nos 21221064, 81171302 et 81171325), et la subvention du programme national de recherche et développement sur les technologies clés n ° 2007BAI17B03.
Déclaration de conflit d'intérêts
Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l'absence de toute relation commerciale ou financière pouvant être interprétée comme un conflit d'intérêts potentiel.
Notes
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Mots-clés: circuits corticostriataux, connectivité fonctionnelle, trouble de la dépendance à Internet, mesures neuropsychologiques, IRMf à l'état de repos
Citation: Lin F, Zhou Y, Du Y, Zhao Z, Qin L, Xu J et Lei H (2015) Circuits fonctionnels corticostriatals aberrants chez des adolescents présentant un trouble de dépendance à Internet. De face. Fredonner. Neurosci. 9: 356. doi: 10.3389 / fnhum.2015.00356
Reçu: 20 novembre 2014; Accepté: 02 June 2015;
Publié en ligne: 16 June 2015.
Édité par:
Charlotte A. Boettiger, Université de Caroline du Nord, États-Unis
Commenté par:
Carol Seger, Colorado State University, États-Unis
Sheng Zhang, Yale University, États-Unis
Droits d'auteur © 2015 Lin, Zhou, Du, Zhao, Qin, Xu et Lei. Ceci est un article en accès libre distribué selon les termes de la Licence d'attribution Creative Commons (CC BY). L'utilisation, la distribution et la reproduction sur d'autres forums sont autorisées, à condition que l'auteur original ou le donneur de licence soit crédité et que la publication originale de ce journal soit citée conformément à la pratique académique reconnue. Aucune utilisation, distribution ou reproduction n’est autorisée si elle n’est pas conforme à ces conditions.
* Correspondance: Hao Lei, Centre national de résonance magnétique à Wuhan, Laboratoire d'État sur la résonance magnétique et la physique atomique et moléculaire, Institut de physique et de mathématiques de Wuhan, Académie chinoise des sciences, No. Ouest 30 Xiaohongshan, Wuhan 430071, Chine, [email protected]
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